山东钻石的晶体形态

山东金刚石晶体形态以平面八面体、阶梯状八面体、八面体与曲面菱形十二面体聚形和曲面菱形十二面体四类形态为主，还有少量的立方体、曲面六八面体、曲面六四面体、八面体与曲面六八面体聚形及立方体类聚形等，金刚石各类晶形见图版Ⅱ。但不同矿区金刚石晶体形态所占的比例略有不同。总体来讲，自南往北的常马庄、西峪和坡里的3个金伯利岩带中的金刚石，其曲面菱形十二面体晶形所占比例由多变少，而八面体晶形所占比例由少变多。常马庄矿带的各金伯利岩体，除红旗14号外，均以曲面菱形十二面体为主（5364%），其次为阶梯状八面体（3552%）、八面体与曲面菱形十二面体聚形（837%）和平面八面体（227%），其他形态很少（020%）。晶形主要为单晶（占7921%～8921%），其次为双晶和连生体。西峪矿带金刚石的晶形组合与常马庄矿带略有不同，主要为阶梯状八面体 （6345%），其次为曲面菱形十二面体（2829%），其他的晶体形态基本上与常马庄岩带相似，且含量都很少。晶体也主要以单晶的形式存在，连生体较多（3059%）。坡里矿带中阶梯状八面体金刚石的含量最高（70%），次为曲面菱形十二面体（21%），八面体与曲面菱形十二面体聚形及其他都较少，分别为7%和2%（山东省地矿局第七地质大队，1990；黄蕴慧等，1992；罗声宣等，1999；王萍等，1999）。

山东701钻石矿是我国目前唯一还在正式生产的钻石矿。2009年5月至8月，“山东蒙阴钻石矿现场统计数据”分类记录结果显示：442颗蒙阴宝石级金刚石晶形以菱形十二面体为主，约占3068%，其次为八面体，约占229 5%，六面体达到659%，存在比较特殊的拉长变形晶，比例达432%，双晶和聚形晶分别占约273%和341%，三角薄片227%，破损者约占250%，无法统计晶形的其他类型占2387%。1883颗工业级金刚石也以菱形十二面体为主，约占1692%，其次为八面体，约占1202%，六面体达到305%，比较特殊的拉长变形晶比例达到571%，双晶和聚形晶分别占约147%和729%，破损者约占1431%，其他无法统计晶形的占3434%。

从以上统计数据可以看出，蒙阴金刚石晶体形态的组合基本上是相同的，以平面八面体、阶梯状八面体、八面体与曲面菱形十二面体聚形和曲面菱形十二面体四类形态为主，还有少量的立方体、曲面四六面体、曲面六八面体、曲面六四面体、八面体与菱形十二面体聚形、八面体与曲面六八面体聚形及立方体类聚形，但各类形态金刚石含量比例在不同的岩脉（筒）有所不同，其中歪晶为蒙阴701矿所产钻石的特征性晶形（图43）。

项目组另外自蒙阴钻石矿（主要是胜利1号，大小岩管）收集的408颗宝石级金刚石样品晶形统计数据显示，金刚石晶形以八面体和菱形十二面体为主，各占267%；其次为聚形（83%），如八面体与十二面体的聚形、八面体、十二面体与立方体聚形等；另外还有一定数量的连生晶体、双晶等；约21%破损者无法统计晶形（表43；图44～图46）。

表43 山东蒙阴钻石矿金刚石晶形统计（2683颗）　Table 43 Statistics of diamond crystal forms of Mengyin, Shandong (2683 diamonds)

图43 歪晶

Figure 43 Distorted Crystal

图44 八面体

Figure 44 Octahedron

图45 八面体与十二面体聚形

Figure 45 Combination form of octahedron and dodecahedron

图46 菱形十二面体

Figure 46 Rhombic dodecahedron

通过对图43的歪晶进一步研究分析，可见其表面大小不等的腐蚀斑点密集分布，一组或两组塑性变形滑移线清晰可见，同时在该晶体的一端隐约可见倒三角凹坑（图47，图48），通过分析表明此类长条状歪晶实为严重变形的八面体晶体。

图47 歪晶上的倒三角凹坑

Figure 47 Reversed triangular pits on distorted diamond

图48 歪晶表面可见两组滑移线及腐蚀斑点

Figure 48 Two groups of slip lines and etch pits on the surface of distorted diamond

与资料相比，本项目研究的2683颗钻石（701矿现场统计2275颗，收集样品实验室统计408颗）中，不可辨认晶形（碎块与其他）者所占的比例相当大（占405%）；在可辨认晶形的1597颗钻石中，仍以菱形十二面体（348%）和八面体（270%）为主，其次为聚形、歪晶、六面体、三角形块等。值得一提的是，本项目研究的钻石晶形中歪晶和六面体含量相当高，分别占47%和32%，这在前人资料中未提及，可能与统计方法和归类有关。三角块、双晶、连生等含量有所增多。

Crystal是指晶体类内含物，可以是钻石双晶，钻石、其他宝石晶体

Cloud是指云状内含物

这两种内部特征对钻石的影响都表现在净度等级上，越多越大越明显则对钻石的影响越大，净度等级越小。一般情况下，不会对钻石亮度造成多大的影响，但是，太多了，就有影响了，还是要看净度等级。

8621 巴西金刚石/钻石的晶体形貌和颜色特征

巴西各矿区的金刚石/钻石具有相似的晶体形态、表面形貌和颜色特征。金刚石/钻石的晶体形态以十二面体为主，其次为不规则形状、聚形和八面体晶形，还有少量的三角薄片双晶（图838、图839），大多数金刚石/钻石表面显示溶蚀特征、塑性变形纹理及与搬运相关的表面磨损；金刚石/钻石的颜色以无色为主，其次为灰色、棕色、**、粉色、乳白色及不均一的颜色（Kaminsky et al，2001b；Hayman et al，2003，2005；Tappert et al，2006；Bulanova et al，2008a；Hunt et al，2009）。

虽然巴西各矿区的钻石都以菱形十二面体为主，具有相似的晶体形态，但不同来源钻石的形态组合则有差异。例如Arenapolis、Boa Vista和Canastra三个砂矿的钻石具有相似的与生长和溶蚀过程相关的晶体形态。三个矿区钻石的晶体形态均以菱形十二面体为主，其次为比例相当的八面体和菱形十二面体聚形、八面体、不规则形状晶形（Tappert et al，2006）。Juina地区Rio Soriso砂矿钻石晶形也以菱形十二面体为主（42%），其次为菱形十二面体与八面体的聚形（13%），八面体（4%）（图838），但出现一些不常见的立方体和立方-八面体钻石（Hayman et al，2005）。而Carolina金伯利岩筒钻石的形貌以滚圆（32%）和不规则（26%）的菱形十二面体为主，其次为不规则、不可辨别的晶形（26%），其余的为八面体（12%）和三角薄片双晶（4%）。

图838 Rio Soriso矿区原石（A）十二面体（B）八面体 - 十二面体组合（C）聚形（D）八面体双晶

（据 Hayman et al，2003）

Figure 838 Rough diamonds from Rio Soriso mine A） dodecahedron B） combination form of octahedron and dodecahedron C） combination form D） macle

（Hayman et al，2003）

图839 Collier 4岩管金刚石的形貌

Figure 839 Diamond morphology of No4 pipe，Collier

J1：碎片，熔蚀与蚀刻白色八面体；J2：白色八面体/双晶/共生一边破碎；J9：淡棕色熔蚀破碎的八面体；J10：白色熔蚀八面体、十二面体

（据 Bulanova et al，2010）

J1: fragment，resorped and etched white octahedral crystal; J2: white octahedral crystal intergrows with macle，one side broken; J9: light brown，resorped and broken octahedral crystal; J10: white resorped octahedral crystal and dodecahedral crystal

（Bulanova et al，2010）

图840 Rio Soriso 矿区原石具有不同的荧光颜色：（A） 蓝色，（B）绿松石色，（C）绿色，（D） 棕色

（据 Hayman et al，2003）

Figure 840 Rough diamonds with different fluorescence colors from Rio Soriso mine: A）blue，B）turquoise，C）gREE，D）brown

（Hayman et al，2003）

图841 Rio Soriso矿区原石CL图像 （A）多阶段的八面体生长和溶蚀；（B）复杂的生长模式

（据 Hayman et al，2003）

Figure 841 CL images of rough diamonds from Rio Soriso mine，（A） multi-stage octahedron growth and resorption; （B） complicated growth pattern

（Hayman et al，2003）

Juina地区金刚石（包括起源地Sao Luiz河）表面具有大量塑性变形滑移线和蚀刻通道，常缺少机械相关的磨损痕迹（（Kaminsky et al，2001b；Hayman et al，2003）。而其他地区金刚石表面具有丰富的晶面蚀像，如盾形的薄层、三角坑（座）、阶梯状生长结构、生长丘、塑性变形滑移线及不同比例与搬运相关的表面磨损（Hunt et al，2009；Bulanova et al，2008a；Tappert et al，2006）。

大部分矿区金刚石/钻石表面存在色斑，如Boa Vista砂矿矿区约75%的金刚石/钻石具有绿色和褐色色斑，以绿色色斑为主。Arenapolis和Canastra砂矿近40%或更少的金刚石/钻石拥有比例相当的绿色、褐色色斑（Tappert et al，2006）。Machado River砂矿的金刚石/钻石表面也常见绿色和棕色色斑 （Bulanova et al，2008a）。只有Juina地区Rio Soriso矿区等少量矿区金刚石/钻石表面不存在色斑（Hayman et al，2003）。

8622 巴西金刚石/钻石的内部结构特征

Arenapolis、Boa Vista和Canastra砂矿金刚石阴极发光（CL）生长结构多样，简单环带、振荡环带、扇形和复杂分区环带结构均可见。Boa Vista矿区未溶蚀的八面体金刚石/钻石一般具有低氮的外层（Tappert et al，2006）。Rondônia州Machado河砂矿橄榄岩型的金刚石/钻石具有明亮的蓝色光致发光及八面体分带的阴极发光图像，但其超深榴辉岩型金刚石/钻石则不具有或呈非常弱的光致发光和阴极发光图像（Bulanova et al，2008a）。

Juina地区金刚石/钻石的内部结构与岩石圈来源的金刚石/钻石有极大不同，以复杂的内部生长结构、塑性变形、内应力、破碎和溶蚀为特征（Hayman et al，2005；Hutchison，1997；Kaminsky et al，2001b；Bulanova et al，2010）。Juina地区Rio Soriso砂矿大部分金刚石/钻石表现为同中心、复杂形状、扇形分带的内部结构，许多金刚石出现阶段性的溶蚀、生长及塑性变形（Hayman et al，2005）。Juina地区Collier 4岩筒只有少数金刚石/钻石呈现规则的八面体环带结构，大部分具有充填破碎和溶蚀的后代金刚石/钻石的裂缝，或者表现为非常复杂的生长模式（图839），表明金刚石/钻石具有复杂的生长历史，起源于交替生长和强烈溶蚀的环境，受到类似剪切地幔捕虏体的脆性和塑性变形（Bulanova等 et al，2010）。

8623 巴西金刚石/钻石的包裹体特征

巴西大部分矿区的金刚石/钻石具有与世界其他地区相似的矿物包裹体组合，以橄榄岩型（P型）为主，包括橄榄石、镁铬铁矿、石榴子石、斜方辉石、顽火辉石等（Meyer ＆ Svisero，1975；Tappert et al，2006）。其中橄榄石和斜方辉石包裹体具有高Mg和低Ca特征，指示金刚石/钻石强到中等亏损橄榄岩型的地幔来源；榴辉岩型（E型）包裹体丰度低，表明在巴西主要部分的岩石圈地幔，缺少玄武岩组成的金刚石/钻石源岩（Tappert et al，2006）。只有Juina地区砂矿金刚石/钻石具有独特的以超高压相为主的包裹体组合，包括铁方镁石、钙钛矿、四面体的铁铝-镁铝榴石混合物相（TAPP）、超硅石榴石、含锰钛铁矿、Cr-Ti尖晶石、自然Fe、自然Ni、榍石等，其中铁方镁石的质量分数最丰富（Hayman et al，2005；Kaminsky et al，2001b；Kaminsky et al，2008；Hutchison et al，1999; Harte et al，1994）。铁方镁石+MgSi-钙钛矿+CaSi-钙钛矿+SiO2±TAPP矿物的共生组合，与实验研究中高压下橄榄岩型组成预测一致（Kesson et al，1991）。这些罕见包裹体系列揭示了金刚石/钻石的过渡地带和下地幔来源，起源深度可能超过1700 km（Hayman et al，2005；Kaminsky et al，2001b；Harte et al，1994）。金刚石也存在E型包裹体，包括水铝硅酸盐（“Egg相”）（Wirth et al，2007）、碳酸盐（方解石和白云石）（Brenker et al，2007；Wirth et al，2009）、硅酸盐（硅灰石-Ⅱ、枪晶石、钙镁橄榄石、金云母）、卤化物（NaCl、KCl、CaCl2和PbCl2）、氧化物（钛铁矿和尖晶石）以及硫化物（Wirth et al，2009）等，表明金刚石可能是地壳物质俯冲到了一个深度较低的过渡地带和下地幔形成的（Wirth et al，2007；Brenker et al，2007；Wirth et al，2009），见表89。

世界范围内，仅巴西西部的Juina地区（Kaminsky et al，2001b；Harte ＆ Harris，1994）、加拿大的A154 South岩管（Donnelly et al，2007）、Panda（Tappert et al，2005a，2005b）以及几内亚的Kankan（Stachel et al，2000b）地区的金刚石/钻石含有铁方镁石包裹体。仅Jagersfontein、Juina、Kankan三个产地金刚石/钻石中含有相当比例的超硅石榴子石包裹体（Stachel et al，2004a，2004b）。四面体的铁铝-镁铝榴石混合物（TAPP）包裹体极其低Ca、Cr、高Ti成分，属于异常的地幔石榴子石，只在Juina地区Sao Luiz、Rio Soriso、Collier 4矿区金刚石/钻石中发现（Harris et al，1997；Hayman et al，2005；Kaminsky et al，2001b；Bulanova et al，2010）。磁铁矿是金刚石/钻石中的稀有包裹体，仅在Juina地区（Hutchison，1997）、委内瑞拉的Guaniamo地区（Sobolev et al，1998），美国的Sloan地区（Meyer ＆ McCallum，1986）和西伯利亚一些矿区（Sobolev et al，1981，1984）的金刚石/钻石中发现。自然铁也是金刚石的稀有包裹体，仅在Juina地区砂矿金刚石/钻石（Hayman et al，2005；Kaminsky et al，2008），西伯利亚及澳大利亚Wellington地区的橄榄岩型金刚石/钻石（Sobolev et al，1981；Bulanova et al，1998；Davies et al，1999），及美国Colorado-Wyoming（Meyer ＆ McCallum，1986）金刚石/钻石中报道过。显然，金刚石中含有磁铁矿、自然铁这些稀有包裹体是有重要的产地来源指示意义。

表89 巴西金刚石/钻石的包裹体特征　Table 89 Diamond inclusion features of Brazil

据：Meryer and Svisero，1975；Tappert et al，2006；Shiryaev et al，2003；Bulanova et al，2008a；Harte et al，1999；Kaminsky et al，2001b；Araújoet al，2003；Hayman et al，2005；Kaminsky et al，2008；Brenker et al，2007 ；Wirth et al，2007，2009；Bulanova et al，2010；Kesson ＆ Fitz Gerald，1991 文献整理